Com fer un generador eòlic amb les vostres pròpies mans?

Un aerogenerador per generar electricitat és una font d'electricitat insubstituïble on no hi ha molta llum solar, no hi ha rius a prop i no hi ha xarxes elèctriques centralitzades.

El principi de funcionament d'un generador eòlic és la conversió de l'energia eòlica en energia elèctrica.

En sistemes on es necessita energia tèrmica per generar electricitat, utilitzen:

• un motor que funciona amb gas, gasolina o gasoil;
• alliberament de calor de plaques i blocs d'un reactor nuclear, la calor del qual s'utilitza per convertir l'aigua en vapor, en una turbina de vapor;
• diversos tipus de combustible cremats en una planta de cogeneració, substituint la calor, la calor d'un reactor nuclear.

Els panells solars es destaquen, on la llum s'utilitza com a font d'energia, i no la calor o l'energia mecànica.

Però tornem als "aerogeneradors", el principi de funcionament dels quals és el següent. La força del vent fa girar l'hèlix, que acciona l'eix del motor generador. Juntament amb l'eix, el rotor del motor, sobre el qual s'instal·len imants permanents, gira de manera sincrònica. El camp magnètic, que travessa el bobinat de l'estator, hi indueix un corrent altern a causa d'un canvi en la força del flux magnètic que passa per les espires de les bobines, a partir de les quals s'assembla el bobinat. Una tensió elèctrica alterna s'alimenta a un circuit electrònic, on es converteix en tensió continua. Nombrosos dispositius i dispositius que ho necessiten funcionen amb corrent continu.

Qualsevol pot fer un generador per a cases d'estiu o condicions de camp que generi corrent altern amb una tensió de 220 V. Com més impressionants siguin les dimensions de l'estructura, més gran serà l'eficiència del retrocés rebrà per un usuari concret. No és cap problema fer un generador que generi un o diversos quilowatts d'electricitat per hora. L'electricitat rebuda d'aquesta instal·lació és capaç d'alimentar gairebé tots els aparells elèctrics de la casa, inclosos els de jardineria.

La instal·lació s'assembla remotament a una veleta amb hèlix, gràcies a la qual aquesta estructura gira on bufa el vent. Això és necessari per tal de maximitzar la seva força i velocitat.

L'hèlix horitzontal es fa girar per una tija situada a la part posterior de la unitat. La tija vertical no és necessària: les seves pales estan situades de tal manera que l'hèlix en si s'iniciarà gairebé mitja volta, independentment de quin costat bufi el vent.

Perquè una turbina eòlica funcioni amb la màxima eficiència, es requereix una velocitat de 3000 rpm o més. Per als generadors que produeixen corrent altern, aquesta freqüència correspon al valor de 50 hertz, que és típic de les centrals elèctriques industrials domèstiques. Després de fer girar un motor-generador d'uns 10 kg de pes, no és un problema obtenir 2 kW cada hora.

L'element principal de qualsevol model de parc eòlic és un motor generador. Funciona com un motor: el corrent continu o altern fa que el rotor (i amb ell l'eix) giri. També és possible treballar al revés, com a generador.

Entre els motors utilitzats com a generadors, hi ha motors asíncrons, sense escombretes i pas a pas. Aquests tres tipus de motors són populars entre els aficionats que munten aerogeneradors amb les seves pròpies mans.

En un motor col·lector, els bobinatges del rotor (induïts) es troben en un camp magnètic constant d'imants de l'estator. La tensió constant que s'elimina dels terminals d'aquest motor quan el seu eix amb l'induït no està retorçat es transmet des dels contactes de corrent de l'induït a través dels raspalls. Els mateixos raspalls són el punt feble d'aquest motor: esgoten ràpidament els seus recursos. Com a regla general, aquest generador està sota càrrega constant; quan l'armadura es mou, els raspalls fan espurnes. Diversos dies de funcionament continu d'aquesta instal·lació poden desgastar completament els raspalls, de manera que caldrà substituir aquests últims.

La millor opció és el motor sense escombretes. En ell, un rotor amb imants gira a l'espai entre els bobinatges de l'estator. Els bobinatges es mantenen estacionaris, no necessiten contactes lliscants. Gràcies a una solució tan senzilla, la instal·lació pot funcionar durant dècades: només és important una vegada per temporada o cada sis mesos lubricar els coixinets del motor, que són els responsables de la rotació perfecta i sense joc del rotor. Les solucions populars basades en un motor sense escombretes, aixíncron o pas a pas, estan disponibles per a gairebé tots els "DIYer" de la llar.

Un motor asíncron s'utilitza en eines elèctriques, per exemple, en una rectificadora. El pas a pas es pot trobar en una gran varietat de dispositius: des d'una roda de motor d'una bicicleta fins a una unitat mecànica d'una impressora o una unitat de disc.

El motor de raspall variable que s'utilitza en martells rotatius, esmoladores, tornavís, serres de calar i aplanadores elèctriques es diferencia. El seu inconvenient és la necessitat d'eliminar els raspalls i el forat del rotor per als imants de neodimi. Com a resultat, només queda el bobinatge de l'estator dels bobinatges actius: el bobinat del rotor s'elimina completament.

Un generador eòlic fet d'un ventilador necessitarà un forat del rotor per als imants de neodimi. El disseny del motor del ventilador domèstic no està dissenyat per rebre corrent elèctric fent girar el rotor. Un refrigerador d'ordinador (refrigerador de xip) - un ventilador de la unitat del sistema d'un ordinador o portàtil - cau en la mateixa alteració.

Un generador de tractor o cotxe utilitza un bobinatge de camp addicional, que s'alimenta amb la bateria de la pròpia màquina. Perquè el generador produeixi, per exemple, un corrent altern de 135 amperes amb una tensió de 15 volts, el bobinatge d'excitació del rotor després d'encendre l'encesa consumeix un corrent continu de 3 amperes amb una tensió de 12,6-14 V. La principal font d'energia per al generador segueix sent el cigonyal d'un motor de combustió interna que funciona amb gasolina, dièsel o metà/propà. Un generador de tractor o cotxe requerirà l'eliminació de l'enrotllament de camp i la instal·lació d'imants de neodimi.

L'opció més habitual és utilitzar un motor de rentadora per a un generador casolà. Si l'antiga "rentadora" no està disponible, podeu trobar aquest motor a les botigues d'escombraries del mercat domèstic, al centre de servei d'electrodomèstics més proper o a una botiga especialitzada. No és cap problema demanar un motor d'aquest tipus a la Xina.

Tant els nous com els usats funcionaran durant molt de temps. 200 watts de potència es poden convertir fàcilment en quilowatts o més.

Per muntar el generador, a més del motor, necessiteu:

• imants de neodimi de mides 20, 10 i 5 mm (32 en total);
• díodes rectificadors o un pont de díodes amb un corrent de desenes d'amperes (observeu la regla d'una reserva d'energia doble);
• adhesiu epoxi;
• soldadura en fred;
• paper de vidre;
• llauna del costat d'una llauna.

Els imants es demanen en línia des de la Xina.

Les següents eines acceleraran el procés de fabricació:

• torn;
• tisores;
• tornavís amb broquets;
• alicates.

El generador com a dispositiu genera corrent altern, que s'ha de convertir en corrent continu, portat al valor de tensió requerit. Si un motor-generador produeix, per exemple, 40 volts, és poc probable que aquest sigui un valor adequat per a la majoria d'electrònica de consum, consumint 5 o 12 volts de CC o 127/220 volts de CA.

L'esquema de tota la instal·lació, provat pel temps i milions d'usuaris, inclou un rectificador, controlador, bateria i inversor. Una bateria d'automòbil amb una capacitat de 55-300 amperes-hora s'utilitza com a emmagatzematge amortidor de l'energia emmagatzemada. La seva tensió de funcionament és de 10,9-14,4 V amb càrrega cíclica (cicle de càrrega-descàrrega complet) i de 12,6-13,65 amb buffer (porcionat, dosificat, quan cal recarregar una bateria parcialment descarregada).

El controlador converteix, per exemple, els mateixos 40 volts en 15. La seva eficiència en volt-amperatge oscil·la entre el 80 i el 95%, excloent les pèrdues al rectificador.

El generador trifàsic té la major eficiència. - la seva sortida és un 50% més que la d'un monofàsic, no vibra durant el funcionament (la vibració afluixa l'estructura, fent-la de curta durada).

Les bobines del bobinat de cadascuna de les fases s'alternen entre si i estan connectades en sèrie, com els pols dels imants, un dels costats orientat a les bobines.

Els electrodomèstics i l'electrònica moderns poden funcionar des de 110 volts (estàndard americà per a xarxes domèstiques) fins a 250: no es recomana donar més als aparells i dispositius de xarxa. Tots els convertidors són d'impuls, en comparació amb els lineals, les seves pèrdues de calor són molt menors.

Per modificar el disseny d'un motor d'inducció, feu el següent.

1. Desmunteu el motor i traieu el rotor.
2. Traieu les plaques de l'induït del rotor. Retalleu-los a una profunditat de 2 mm.
3. Feu ranures de fins a 5 mm de profunditat - per als imants.
4. Marqueu una tira de llauna per als imants. Haurien d'estar igualment espaiats entre si, això evitarà una pèrdua innecessària de potència de la instal·lació.
5. Enganxeu-los a aquesta tira de llauna amb supercola. Fixeu la tira amb imants a l'ancoratge.
6. Ompliu l'espai entre els imants amb soldadura en fred o cola epoxi.
7. Traieu les rebaves i els desnivells del rotor amb paper de vidre.
8. Comproveu - i substituïu si cal - els coixinets i els cargols del motor.

Muntar el motor generador. El dispositiu està llest per a una posterior instal·lació. Per comprovar el dispositiu, subjecteu el seu eix en un trepant o un tornavís i accelereu fins a 1000 rpm.

A un valor més petit, l'error rau en l'alternança desigual d'imants en qualsevol punt del cercle de rotació de l'induït.

Per muntar l'aerogenerador, feu el següent.

1. Retalleu peces idèntiques d'una canonada de PVC amb un diàmetre d'11-16 cm, que corresponen en longitud a les futures fulles.
2. A cada segment, dibuixeu una línia arbitrària i retireu-ne d'ambdós costats 22 mm. En conseqüència, l'amplada d'una fulla arribarà als 44 mm. Repetiu aquesta acció per a l'extrem oposat del segment de línia.
3. Connecteu directament els punts extrems d'un costat de la línia central.
4. Dibuixa a l'altre costat els contorns de la futura fulla.
5. Retalla la fulla resultant i arrodoneix el seu extrem lliure esmolant. Repetiu els passos anteriors per a la resta de fulles.
6. Col·loqueu les fulles al cub mitjançant un adaptador de casquillo. Els cargols amb femelles i volanderes de molla són adequats com a elements de subjecció. L'amplada de cada fulla al llarg de tota la seva longitud oscil·la entre 44 i 88 mm.

Això és suficient perquè el vent faci girar l'impulsor a una velocitat de 3 m/s. L'estructura resultant ha d'estar equilibrada: un equilibri correcte evitarà la formació de punts cecs que alentiren el generador quan l'hèlix gira.

Un motor-generador amb un impulsor instal·lat es pot col·locar en una funda protectora que el protegeixi de les precipitacions atmosfèriques. Mantingut sec en totes les condicions meteorològiques, protegit de la pluja i la neu, el generador durarà anys. Per muntar el protector, feu el següent:

1. en una canonada amb un diàmetre de 7,5 cm, talleu una ranura longitudinal de 2 cm d'ample;
2. tallar l'extrem posterior de la canonada tallada en un angle de 45 graus;
3. col·loqueu el motor generador amb l'hèlix en aquest tub i fixeu-hi.

La rotació lliure del motor requereix una articulació giratòria amb coixinets de boles, similar a la que es troba en un ventilador domèstic. Pot girar sense parar cap a qualsevol costat.

Perquè el cable, amb l'ajuda del qual s'eliminen els corrents induïts al bobinatge de l'estator, no s'enrotlli ni es torça, la connexió de la frontissa ha de ser lliscant, però proporcionant un contacte elèctric fiable i estable del motor-generador amb unitats funcionals més localitzades del circuit.

L'ús d'un contacte raspall-grafit no és justificat: el grafit té una resistència elèctrica un ordre de magnitud superior a la de l'alumini i l'acer, i la potència de la instal·lació disminuirà notablement. La frontissa s'instal·la sobre una base feta d'un tros de tub amb forma. Després del muntatge, comproven si el mecanisme giratori resultant està encallat, no gira i si el cable està esquinçat.

Proporcionant un contacte lliscant i una rotació lliure de la instal·lació en la direcció del vent, una tija, feta, per exemple, d'una canonada d'aigua de plàstic i una peça de làmina de plàstic o alumini, s'adjunta a la carcassa exterior addicional del motor.

S'utilitza una canonada rodona o de perfil com a suport, un extrem de la qual està formigonat a terra, no menys d'un metre. Perquè el suport no s'enfonsi amb el pas del temps per l'huracà, es complementa amb tres o sis estries, convergent al centre amb el mateix angle i dirigides en diferents direccions.

Un cop finalitzat el muntatge de la part del motor-generador, es munta un rectificador de díode al costat del motor, si cal. Les pèrdues de corrent als cables es poden reduir significativament utilitzant un transformador augmentador situat a prop del grup electrògen, com en les línies que transmeten electricitat industrial a llargues distàncies.

El controlador de càrrega, la bateria i l'inversor s'inclouen a més segons el diagrama. L'aerogenerador està completament muntat i llest per funcionar.

Una turbina eòlica casolana per a una casa privada genera una tensió constant o alterna de diverses desenes de volts, la qual cosa suposa un major perill per a una persona. Els contactes en viu i els cables han d'estar aïllats de manera fiable: l'aigua de pluja és un ambient acidificat que condueix bé el corrent elèctric.

L'energia eòlica és voluble. La millor solució seria un generador de baixa velocitat amb més d'una dotzena d'imants i bobines. Com més bobines, més gruixut hauria de ser el cable de bobinat. Una secció massa fina a causa d'una resistència total de desenes d'ohms reduirà diverses vegades la potència útil del generador. Per a una càrrega greu, per exemple, d'una estufa elèctrica o una rentadora, a 220 volts, un corrent de fins a 10 A.

El disseny d'un generador casolà, tret que s'utilitzi un motor convertit per generar electricitat, ha de ser perfectament pla i simètric. Abans d'instal·lar les bobines i els imants, el propi "spinner" ha d'estar centrat. No importa el que s'utilitzi: un CD rebutjat o una còpia casolana en miniatura d'un molí de vent, el més mínim desequilibri ja és inacceptable.

Intenteu aconseguir un soroll mínim; idealment, hauria d'estar absent. Si es queixa de la vostra instal·lació, que no està lubricada al lloc dels coixinets, a causa dels constants grinyols i cops durant la rotació, aquesta queixa pot provocar problemes amb la llei, especialment a la nit. La resta de motius per reclamar-vos com a propietari d'un aerogenerador són insignificants: els aerogeneradors són completament legals, ja que el propietari d'aquest dispositiu no produeix electricitat amb ell a escala industrial, com es fa a Europa i Amèrica.

La instal·lació no ha de ser massa alta, per sobre dels pilars pels quals passen les línies elèctriques. A cada ciutat, casa rural o assentament rural, hi ha una restricció a l'alçada de les estructures que es construeixen.

Abordant correctament i de manera extremadament responsable la solució del problema de l'electricitat amb l'ajuda d'un generador eòlic, el consumidor s'eliminarà del temps d'inactivitat associat a les interrupcions del subministrament elèctric. Sempre és millor treballar per davant -en el marc de la llei- que esperar anys al que prometen les autoritats.

Com fer un generador eòlic amb les vostres pròpies mans, vegeu a continuació.